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hs1101
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hs1101是 供電電壓為Vs 10 Vac的電容元件。
中文名
hs1101
工作溫度
Ta -40~100 ℃
儲存溫度
Tstg -40~125 ℃
供電電壓
Vs 10 Vac
目錄
1
基本信息
2
特點
hs1101基本信息
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HUMIREL 濕度傳感器 HS1101/HS1100基于獨特工藝設計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產。可以應用于辦公自動化，車廂內空氣質量控制，家電，工業控制系統等。在需要濕度補償的場合他也可以得到很大的應用。
hs1101特點
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語音
全互換性 在標準環境下不需校正長時間飽和下快速脫濕可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸高可靠性與長時間穩定性專利的固態聚合物結構可用于線性電壓或頻率輸出回爐快速反應時間最大參數值（Ta=25℃ 除非特別標定）參數 符號 參數值 單位濕度范圍 RH 0~100 %RH焊接時間@T=260℃ t 10 S特征參數(Ta=25℃,@10KHz,除非特別標定)特征參數 符號 Min Typ Max 單位濕度測量范圍 RH 1 99 5供電電壓 Vs 5 10 V標稱電容@55%RH C 177 180 183 pF溫度效應 Tcc 0.04 pF/℃平均靈敏度(33%~75%RH) △C/%RH 0.34 pF/%RH漏電流 Ix 1 nA恢復時間@150小時結露 tr 10 s遲滯 +/-1.5 %長時間穩定性 0.5 %RH/yr反應時間 ta 5 S曲線精度（10%~90%） +/-2 %RH可以按要求提供詳細的說明書特征曲線Calibration data are traceable to NIST standards through CETIAT laboratory工作頻率：10KHzTa=25℃Polynomial response：測量頻率影響本說明書里的電容測量都是在10KHz條件下測的，但是傳感器并沒有限制必須工作在5K~100KHz。可以用以下的公式做校正：極性測量時為了達到更好的互換性，回路中需要把傳感器的第2腳接地。這腳已經標記在傳感頭的背面的標簽上。焊接說明： 參考應用注意事項HPC007 VA線性電壓輸出回路內部電路方塊圖5~99%RH典型溫度影響：+0.1%RH/℃（10~60℃）電壓輸出典型參數（@VCC=5V，25℃）RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Vout - 1.41 1.65 1.89 2.12 2.36 2.60 2.83 3.07 3.31 3.55Apollo深圳光之神電子頻率輸出回路注釋此電路為典型的555非穩態電路。HS1101/HS1100作為電容變量接在555的TRIG與THRES兩引腳上，引腳7用作電阻R4的短路。等量電容HS1101/HS1100通過R2與R4充電到門限電壓（約0.67Vcc），通過R2放電到觸發電平（約0.33Vcc），然后R4通過引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻R4與R2充放電，其工作循環可以描述如下：Thigh=C@%RH*(R2+R4)*ln2Tlow=C@%RH*R2*ln2F=1/(Thigh+Tlow)=1/(C@%RH*(R4+2*R2)*ln2)輸出循環周期=Thigh*F=R2/(R4+2*R2)為了使循環時間降低50%，則與R2相比，R4應該非常小，但是不要低于最小值。電阻R3是為了短路保護，555必須為CMOS。注釋：555電路的非平衡電阻R1是做內部溫度補償，目的是為了引入溫度效應，使它與HS1101/HS1100的溫度效應相匹配。R1必須象所有的R-C時鐘電阻的要求一樣，1%的精度，最大的溫度效應應該小于100ppm。由于不同型號的555的內部溫度補償有所不同，R1的值必須與特定的芯片相匹配。。為了保證在55%RH的典型濕度值為6660Hz，R2也需要做稍許修正。如下表：555 R1 R2TLC555 909K 576TS555 100nF電容 1732K 549LMC555 1238 562頻率輸出典型參數（REFERENCE POINT AT 6660Hz FOR 55%RH/25℃）RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fr 7351 7224 7100 6976 6853 6728 6600 6468 6330 6186 為典型的CMOS類型。TLC555（RH：百分比相對濕度，F：頻率Hz）Polynomial response：測量誤差與寄生電容曲線：應該特別注意減小輸出寄生電容。寄生電容會在電路上與傳感器并聯，造成 輸出漂移。Apollo深圳光之神電子合理安裝：HS1101/HS1100經鑒定可以承受符合MIL STD 750規定的所有的焊接。如：焊接溫度與可焊性 高溫高濕環境下的壽命@93%RH/60℃ : 1000Hours波峰焊260℃ + 45℃去離子水洗 低濕儲存壽命@RH<10%/23℃: 1000Hours機械沖擊 1500g ，5blows，3direction 環境溫度下浸入水中或處于80℃環境下時間： 160Hours震動 震動（F=100-2000Hz），固定（F=35Hz） 可以抵抗ppm的酸氣如含氮化合物、硫化物、氯乙恒定加速度 永久標志 醇ESD （靜電）人體或機械方式 可以抵抗一些家用器具、汽車及消耗器具產生的化學物質有鹽氣體MIL STD 750 / Method 1041 / 96 Hours溫度循環 -40℃/+70℃所有的數據是從三批不同傳感器實驗所得，每批45個傳感器。可以按要求提供更詳細的數據
HS1101濕度傳感器簡介：
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HDC2080為各種環境監測和物聯網（IoT）應用提供高精度測量功能，如智能恒溫器和智能家居助手。對于印刷電路板（PCB）區域至關重要的設計，可通過HDC2010獲得較小的CSP封裝選項，并與HDC2080完全兼容。
對于具有嚴格功率預算限制的應用，自動測量模式使HDC2080能夠自動啟動溫度和濕度測量。此功能允許用戶將微控制器配置為深度睡眠模式，因為HDC2080不再依賴于微控制器來啟動測量。
HDC2080中的可編程溫度和濕度閾值允許器件發送硬件中斷以在必要時喚醒微控制器。此外，HDC2080的功耗顯著降低，有助于最大限度地減少自熱并提高測量精度。
HDC2080出廠校準溫度精度為0.2°C，相對濕度精度為2％。
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HDC2010為各種環境監測應用和物聯網（IoT）（如智能恒溫器，智能家居助理和可穿戴設備）提供高精度測量功能.HDC2010還可用于為冷鏈運輸和易腐貨物的儲存提供臨界溫度和濕度數據，以幫助確保食品和藥物等產品新鮮送達。
? DC2010經過工廠校準，溫度精度為0.2°C，相對濕度精度為2％，并配備了加熱元件，可消除冷凝和濕氣，從而增加可靠性.HDC2010支持的工作溫度范圍為-40°C至125 °C，相對濕度范圍為0％至100％。
特性
相對濕度范圍為0％至100％
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特性
相對濕度精度為±2％（典型值）
溫度精度為±0.2°C（典型值）
高濕度下具有出色的穩定性
14位測量分辨率
睡眠模式的電流為100nA
平均電源電流：
1sps，11位相對濕度（RH）測量時為710nA
1sps，11位RH與溫度測量時為為1.3μA
電源電壓范圍：2.7V至5.5V
3mm x 3mm小型器件封裝
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應用
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濕敏電容和TLC555配合使用可以完成相對濕度的測量。TLC555具有定時精度高，工作速度和可靠性高...
發表于 2011-11-21 11:56
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基于HS1101的濕度傳感器設計
濕度傳感器分為電阻式和電容式兩種，產品的基本形式都是在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附...
發表于 2011-07-02 10:38
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濕度傳感器的分類
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發表于 2010-10-21 11:09
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世上最小的數字濕度傳感器-SHT21
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發表于 2010-05-24 18:09
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自制濕度傳感器控制電路圖
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發表于 2010-04-02 18:14
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空氣濕度測量電路原理圖
空氣濕度測量電路原理圖
發表于 2009-05-08 14:56
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描述
1引言
濕度傳感器是根據某種物質從其周圍空氣中吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，從而獲得該物質的吸水量和周圍空氣的濕度。
濕度傳感器分為電阻式和電容式兩種，產品的基本形式都是在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質常數發生很大的變化，從而制成濕敏元件。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，由于它具有靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。但電阻對溫度的敏感因而限制了器件在較大溫度范圍內的應用，因而電容濕度傳感器越來越受到重視。
2 濕敏元件及變送器芯片特性
目前， 生產濕敏電容的主要廠家是法國Humirel 公司。它生產的HS1101 測量范圍是0%～100%RH，電容量由162PF 變到200PF，其誤差不大于±2%RH;響應時間小于5S;濕度系數為0.34PF/℃;年漂移量0.5%RH/年，長期穩定。圖1 為HS1101 濕敏電容的濕度-電容響應曲線。
濕度變送器采用了美國 BB 公司生產的XTR105芯片，該變送器具有以下特點：
a 工作范圍寬;
b 測量精度高;
c 電路簡單;
d 可靠性好，使用壽命長;
e 抗干擾能力強;
f 工作溫度范圍寬(-40～+85℃)
3 濕度測量電路
HS1101在電路中相當于一個電容器件，它的電容量隨著所測空氣濕度的增加而增大，為了能將電容的變化轉換成電壓的變化，我們設計了振蕩電路、消除零點電容影響電路、整流電路、積分電路、電壓—電流轉換電路、放大電路等，其工作原理簡圖如圖2 所示。
3.1 振蕩電路
振蕩電路的作用是將電容的變化量轉化為頻率可變的方波。由圖3 可知，這是一個非對稱多諧振蕩器。或非門G1 工作在電壓傳輸特性的轉折區，把它的輸出電壓直接連接到或非門G2 的輸入端。G2即可得到一個介于高低電平之間的靜態偏置電壓，從而使G2 的靜態工作點也處于電壓傳輸特性轉折區上。反饋環路中電容使電路在兩個暫穩態之間往復振蕩。
由于電容充放電的時間T為2.2RC，所以輸出的方波頻率：
可見輸出頻率和電容值成反比。通過這個電路使濕度信號變為電容值，最后變為頻率信號輸出。
3.2 消除零點電容
需要指出的是，圖3 所示的濕度傳感器零點電容比較大，靈敏度不夠高，濕度從0%～100%RH，電容的變化量不超過30～50PF。為此，最好將零點電容消除掉，在實際設計中我們用兩片CMOS4001 集成電路對圖3 進行改造，具體見圖4。
A、B、C、D 四個點的波形如圖5 所示。由圖4 中U1 的4 個或非門組合邏輯可知：
只要調整C 的脈沖寬度，就可以得到D 的脈沖寬度，從而可以消除零點電容，經過調制的電容變化信號也就是濕度信號。將同一封裝內的門電路U2A、U2B、U2C、U2D 并聯使用，可以擴大CMOS 門電路輸出低電平時吸收負載電流的能力。
3.3 線性輸出信號調理
電路濕度的脈沖信號再經過后面的二極管整流、RC積分電路，得到隨溫度變化的電壓。由于信號比較微弱，再經過一個同向比例放大器把信號放大，最終把信號調理為0～3V的輸出。
4 濕度變送器的設計
在工業現場，采集到的信號經長線傳輸時，往往會產生以下問題：由于傳輸的信號是電壓信號，傳輸線會受到噪聲的干擾;傳輸線的分布電阻會產生電壓降。為了解決這些問題，通常用電流來傳輸信號，這就用到了變送器。
本文采用了美國BB 公司生產的XTR105 作為濕度變送器的芯片，把濕度傳感器輸入的0～3V 電壓轉換為4～20mA 的電流信號輸出。其電路如圖7 所示。
濕度傳感器輸出的0～3V 電壓通過XTR105 芯片的2 和13 引腳輸入。調整3 和4 引腳間的電阻RG和RG1 的值，可以改變XTR105 芯片的內置儀表放大器增益值，從而選定合適的測量范圍。RCM 取為1KO，它提供一個附加電壓降，使XTR105 的輸入電壓限制在共模方式下的電壓范圍內。與RCM 并聯的0.01μF 旁路電容用于降低共模噪聲。整個裝置的電壓，電流傳遞函數為：
其中Rm=RG·RG1/(RG+RG1)，VIN 是VIN+(13 引腳)，VIN-(2 引腳)兩端輸入電壓。VREG 引腳(11引腳)還專門為外部電路提供5.1V 的精密電壓，11引腳最大輸出電流為1mA，超過1mA 會影響到零輸出電流。
三極管Q1 是4～20mA 電流回路的主要電流傳導器件，用于吸收回路中的大部分電流。該器件將外部電源電流與XTR105 的內部消耗嚴格分開。由于外接三極管位于反饋回路中，其參數不能在臨界點。
當電源電壓低于36V 時，功耗可低一些。IN4048 接成的橋式電路可以保證XTR105 的電源極性不反接，從而真正實現兩線制。C2 為去耦電容，其值是0.01μF，用于降低高頻干擾。負載RL 用于將傳送的4～20mA 的電流轉換為電壓，供后級處理。選擇負載阻抗RL，應使得輸出在4～20mA 范圍內變化時，引腳7 和引腳8 之間的電壓保持在11.6V～40V 的電源電壓范圍內。也可以由下式確定最大的RL：
所以取 RL=250ω。
5 結語
我們對所設計的濕度傳感器進行了準確度測量。將濕度傳感器置入TERCHY 公司的MHU-SA 恒溫恒濕箱內，用VAISALA 公司的HMP143A 高精度濕度測量儀及萬用表對濕度傳感器輸出信號進行測量，結果見表1。從表1 的測試結果可以看出：該傳感器的測量準確度達到了±2.5%以內。
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